Question

【题目】（14分）新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题，真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究，而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。

（1）WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中，对ΔH表述错误的是________（填字母）。

A．氧化还原机理途径：ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7

B．羧基机理途径：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7

C．氧化还原机理途径：ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7

D．羧基机理途径：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7

E．ΔH=ΔH1++ΔH7

（2）水煤气变换反应在不同条件时CO的转化率不同，下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对CO的转化率的影响关系图，请认真观察图中信息，结合自己所学知识及生产实际，写出水煤气变换反应的条件：温度选择________℃；钾的化合物中_______催化效果最明显；压力选择______Mpa，选用此压力的原因为________。

（3）如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图，反应能垒（活化能）最_______（填“高”或“低”）的步骤，为整个反应的速控步骤；三种催化剂催化反应的速控步骤__________（填“相同”或“不相同”）；三种催化剂中，___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。

（4）已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO的平衡物质的量浓度c(CO)与温度T的关系如图所示。若T1、T2、T3时的平衡常数分别为K1、K2、K3，则K1、K2、K3由小到大的关系为____________。

Answer 1

【答案】CD（2分） 600（1分） KHCO3（1分） 25（1分） 在23~25 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa之后，CO 转化率的增加减缓（2分） 高（1分） 不相同（1分） Au12Cu（2分） K3＜K2＜K1（3分）

【解析】

（1）根据盖斯定律可知①ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7；②ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5b+ΔH7；③ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7；④ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH6，E项可由（①+③）÷2得出。

（2）根据温度对CO转化率的影响图可知，600℃，CO转化率最高，故温度选择600 ℃；根据不同温度时钾的化合物对CO转化率的影响图可知，相同温度时KHCO3对CO转化率高，故选KHCO3；根据压力对CO转化率的影响图可知，在23~25 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa之后，CO 转化率的增加减缓，综合各种因素，25 MPa时比较经济实惠，故选择25 MPa。

（3）反应能垒（活化能）最高的步骤，是反应最慢的步骤，也是整个反应的速控步骤；由反应途径图可知，三种催化剂催化的反应能垒最高的步骤不一致，有前有后，速控步骤不相同；由反应途径图可知，Au12Cu在合金团簇上的 WGSR各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。

（4）由题图可知，温度越高平衡时c(CO)越大，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即ΔH<0，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，故K3<K2<K1。